高等结构动力学大作业

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结构动力学大作业2

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结构动力学大作业

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目录

1. Wilson-θ法原理简介 (2)

2. Wilson-θ程序验算 (3)

2.1△t的影响 (4)

2.2 θ的影响 (5)

3. 非线性问题求解 (5)

4. 附录 (8)

Wilson-θ法源程序 (8)

1. Wilson -θ法原理简介

图1-1Wilson-θ法示意图

Wilson-θ法是基于对加速度a 的插值近似得到的,图1-1为Wilson-θ法的原理示意图。

推导由t 时刻的状态求t +△t 时刻的状态的递推公式:

{}{}{}{}()t t

t t t y y y y t

τθτ

θ++∆=+-∆ (1-1)

对τ积分可得速度与位移的表达式如下:

{}{}{}{}{}2

()2t t t t t t y

y y y y

t

τθττθ++∆=++-∆ (1-2)

{}{}{}{}{}{}2

3

()26t t t t t t t y y y y y y

t

τ

θτττθ++∆=+++-∆ (1-3)

其中τ=θt ,由式(1-2)、(1-3)可以解出:

{}{}{}{}{}266

()2()t t t t

t t t y y y y y t t

θθθθ+∆+∆=---∆∆

(1-4)

{}{}{}{}{}3()22

t t t t t t t t

y

y y y y t θθθθ+∆+∆∆=---∆

(1-5)

将式(1-4)、(1-5)带入运动方程:

[]{}[]{}[]{}{}m y C y k y P ++=

(1-6)

[]{}[]{}[]{}{}t t t t t t t t

m y C y k y P θθθθ+∆+∆+∆+∆++= (1-7)

特征值解法

特征值解法

《结构动力学》大作业

结构大型特征值问题的求解

0810020035 吴亮秦

1振动系统的特征值问题

1.1实特征值问题

n 自由度无阻尼线性振动系统的运动微分方程可表示为:

[]{}[]{}()M u K u F t += (1.1)

其中,{}u 是位移向量,[]M 和[]K 分别是系统的质量矩阵和刚度矩阵,都是n 阶正定矩阵,()F t 是激励向量。

此系统的自由振动微分方程为

[]{}[]{}0M u K u += (1.2)

设其主振型为: {}{}sin()u v t ωϕ=+ (1.3) 其中,{}v 为振幅向量,ω为圆频率,ϕ为初相位。将(1.3)代入自由振动微分方程(1.2), 得:

[]{}[]{}K v M v λ= (1.4) 其中2

λω=,(1.4)具有非零解的条件是

()[][]det 0M K λ-= (1.5)

式(1.4)称为系统的特征方程,由此可以确定方程的n 个正实根1{}n i i λ=,称为系统的特征值,1{}n i i ω=称为系统的固有频率,{}i v (i=1,2,…..n )为对应于特征值的特征向量或称为系统的振型或模态。

因为[]M 矩阵正定,则[]M 有Cholesky 分解:

[][][]T

M L L = (1.6)

其中,[]L 是下三角矩阵。引入向量{}x 满足:{}[]{}T

x L v =,则:

1

{}([]){}T v L x -= (1.7) 代入(1.4),得:

([][]){}0I P x λ-= (1.8)

其中,(

)

1

1

[][][][]

T

P L K L --=,式(1.8)称为标准实特征值问题。

哈工大结构动力学作业-威尔逊-θ法

哈工大结构动力学作业-威尔逊-θ法

结构动力学大作业(威尔逊- 法)

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威尔逊—θ法原理及应用

【摘要】在求解单自由度体系振动方程时我们用了常加速度法及线加速度法等数值分析方法。在多自由度体系中,也有类似求解方法,即中心差分法及威尔逊—θ法。实际上后两种方法也能求解单自由度体系振动方程。对于数值方法,有三个重要要求:收敛性、稳定性及精度。本文推导了威尔逊-θ法的公式,并利用MATLAB 编程来研究单自由度体系的动力特性。 【关键词】威尔逊—θ法 冲击荷载 阻尼比

【正文】威尔逊-θ法可以很方便的求解任意荷载作用下单自由度体系振动问题。实际上,当 1.37θ>时,威尔逊—θ法是无条件收敛的. 一、威尔逊—θ法的原理

威尔逊-θ法是线性加速度法的一种拓展(当1θ=时,两者相同),其基本思路和实现方法是求出在时间段[],t t t θ+∆时刻的运动,其中1θ≥,然后通过内插得到

i t t +∆时刻的运动(见图 1。1)。

图 1。1

1、公式推导

推导由t 时刻的状态求t t θ+∆时刻的状态的递推公式:

{}{}{}{})(t t t t t y

y t y y -∆+=∆++θτθτ

对τ积分

{}{}{}{}{})(22

t t t t t t y

y t y y y

-∆++=∆++θτθττ

{}{}{}{}{}{})(623

2

t t t t t t t y

y t y y y y -∆+++=∆++θτ

θτττ

t ∆=θτ

{}{}{}{}{})(2

1

t t t t t t t y

y t y t y y -∆+∆+=∆+∆+θθθθ

结构动力学习题解答

结构动力学习题解答

L3
k=
1 48 EIk = ⎛ 1 ⎞ 48 EI + k1l 3 1 ⎜ ⎟ + ⎜k ⎟ ⎝ 1 k2 ⎠
L/2 则固有频率为: ω =
L/2 图 1-33(a)
k = m
(
48 EIl 3 ; 48 EI + k1l 3 m
)
(2)此系统相当于两个弹簧串联, 等效刚度为: 48 EI k = k1 + 3 ; l
(4) 由动量距定理 (
̇̇ 得: ∑ m (F ) = I θ
0 0
m
1 1 1 1 1 ̇̇ lθ ⋅ k1 ⋅ l + lθ ⋅ k1 ⋅ l )= ml 2θ 2 2 2 2 2
̇̇ + k1 θ = 0 , θ 2m
k1
k1
得:

ω=
k1 。 2m
图 1-33(d)
1.5 求下图所示系统的固有频率。图中匀质轮 A 半径 R,重物 B 的重量为 P/2,弹簧刚度为 k. 解:以 θ 为广义坐标,则 系统的动能为
x = A sin(ω t − α ) ,
其中:
A= m
F0
(
2 ωn
2 −ω 0
) + 4n ω
2
=
2
x st
(1 − ω )+ 4ζ

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高安槽钢是一种优质的建筑钢材,广泛应用于建筑、桥梁、输电塔等领域。它以其优良的性能和合理的价格赢得了广大用户的好评。

一、高安槽钢简介

高安槽钢,全称高安热轧槽钢,是一种热轧成型的槽形钢材。它通常由碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢等材料制成,具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。

二、高安槽钢的参数

高安槽钢的参数主要包括:材质、规格、形状、尺寸等。其中,材质决定了槽钢的力学性能和耐腐蚀性能;规格和形状则决定了槽钢在使用过程中的具体用途;尺寸则影响了槽钢的承载能力和使用寿命。

三、高安槽钢的应用领域

高安槽钢广泛应用于建筑、桥梁、输电塔、石油、化工、船舶、机车等领

域。例如,在建筑领域,高安槽钢可用于搭建建筑框架、支撑结构等;在桥梁领域,高安槽钢可用于桥梁的支撑结构、加固结构等。

四、高安槽钢的优势与特点

高安槽钢具有以下优势和特点:

1.良好的力学性能:高安槽钢具有较高的抗拉强度、屈服强度和耐压强度,能够满足各种工程结构的使用要求。

2.耐腐蚀性能好:高安槽钢采用优质钢材制成,具有良好的耐腐蚀性能,可适用于各种环境。

3.尺寸精度高:高安槽钢采用先进的生产工艺,保证了产品的尺寸精度,便于施工安装。

4.质量稳定:高安槽钢的生产过程严格控制,保证了产品质量的稳定。

五、高安槽钢的生产厂家及联系方式

高安槽钢的生产厂家众多,其中以我国大型钢铁企业为主。

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摘要:

一、高等结构动力学的概念和意义

二、高等结构动力学的主要研究内容

三、高等结构动力学的应用领域

四、高等结构动力学的发展趋势

正文:

一、高等结构动力学的概念和意义

高等结构动力学是研究结构在动力载荷作用下的响应和稳定性的学科,它主要关注结构在振动、冲击、地震等外部激励下的反应。高等结构动力学在现代工程技术中具有重要意义,因为它可以帮助我们设计和分析各种结构,以确保它们在地震、风、水等自然灾害或人为冲击下能保持稳定和安全。

二、高等结构动力学的主要研究内容

高等结构动力学主要研究以下几个方面的内容:

1.结构动力学的基本理论:包括结构的自由振动、强迫振动和随机振动等。

2.结构动力学的数值计算方法:包括常用的有限元法、有限体积法和有限差分法等。

3.结构动力学的建模和识别:包括结构的建模、参数识别和模型更新等。

4.结构动力学的分析和设计:包括结构的动力响应分析、稳定性分析和抗震设计等。

三、高等结构动力学的应用领域

高等结构动力学在许多工程领域都有广泛的应用,包括:

1.建筑结构:包括高层建筑、桥梁、隧道和机场等。

2.机械结构:包括汽车、飞机、火车和船舶等。

3.航空航天结构:包括火箭、卫星和空间站等。

4.核电站结构:包括核反应堆、冷却塔和燃料棒等。

四、高等结构动力学的发展趋势

随着计算机技术的发展,高等结构动力学的数值计算方法越来越精确,可以更准确地模拟结构的动力响应。同时,随着大数据和人工智能技术的发展,结构动力学的建模和识别也将更加智能化和自动化。

最新结构动力学大作业

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结构动力学大作业

------------------------------------------作者xxxx

------------------------------------------日期xxxx

结构动力学大作业

班级土木卓越1201班

学号U201210323

姓名陈祥磊

指导老师叶昆

2014。12.30 结构动力学大作业

-—SDO F体系在任意荷载作用下的动力响应 一、结构参数

计算结构为右图所示的 1、kg m 3

101000⨯=

m N k /1020006⨯= 2、m m m m N =⋅⋅⋅⋅⋅⋅==21 k k k k N λ==⋅⋅⋅⋅⋅⋅==21

3、结构参数中5=N ;0.1=λ。

二、确定各阶频率和振型

多自由度体系自由振动时的运动方程为

012121111=+⋅⋅⋅+++n n y k y k y k y m 022221212=+⋅⋅⋅+++n n y k y k y k y

m .。..。.

1

2

j

N-1N

02211=+⋅⋅⋅+++n nn n n n y k y k y k y m 写成矩阵形式即为

[]{}[]{}{}0=+y K y

M 假设此方程的解答为{}{}()αω+=t Y y sin ,带入到运动方程中得到振动方程

[][]()

{}{}02=-Y M K ω

此方程要有非零解必须满足频率方程[][]02=-M K ω,可解得各阶主频率i ω

再根据 [][]()

{}(){}02=-i i Y M K ω

可求出结构的主振型。在主振型中,通常将最后一个位移值设定为1,只要在程序中加入下列语句:

高等结构动力学大作业

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Advanced Structural Dynamics Project

The dynamic response and stability analysis of the beam under vertical excitation

Instructor:Dr. Li Wei

Name:

Student ID:

1.Problem description and the purpose of the project

1.1 calculation model

An Eular beam subjected to an axial force. Please build the differential equation of motion and use a proper difference method to solve this differential equation. Study the dynamic stability of the beam related to the frequency and amplitude of the force. As shown in the Fig 1.1.

Fig1.1

1.2 purpose and process arrangement

a.learning how to create mathematical model of the continuous

system and select proper calculation method to solve it.

华科结构动力学_大作业

华科结构动力学_大作业

N 5 6 7 8 9
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
Problem description
[N, λ] 组合
[5, 0.6] [6, 0.6] [7, 0.6] [8, 0.6] [5, 0.8] [6, 0.8] [7, 0.8] [8, 0.8] [5, 1.0] [6, 1.0] [7, 1.0] [8, 1.0] [5, 1.2] [6, 1.2] [7, 1.2] [8, 1.2] [5, 1.4] [6, 1.4] [7, 1.4] [8, 1.4]
[9, 0.6]
[9, 0.8]
[9, 1.0]
[9, 1.2]
[9, 1.4]
Questions
1、确定各阶频率和振型; 2、试用能量法计算近似的一阶频率; 3、任选一条地震动并将地震动幅值调整为0.3g,使 用振型分解法计算相应的地震响应; 4、试用迭代法近似求解一阶频率和振型;
5、任选一条地震动并将地震动幅值调整为0.3g,计
算该条地震动的加速度反应谱;
Questions
6、利用振型分解反应谱法确定各质点的地震力大小
设防烈度为8度 设计加速度 0.3g 阻尼比 =5% II类(第1组)场地土 多遇地震: max 0.24 Tg 0.35s
ห้องสมุดไป่ตู้
3任选一条地震动并将地震动幅值调整为03g使用振型分解法计算相应的地震响应

高等结构动力学答案

高等结构动力学答案

一、 简答

1、 怎样从振动方程转化为状态方程? 答:多自由度线性系统的振动方程

Q Kq q C q

M =++ (1) M :质量矩阵,K :刚度矩阵,C :阻尼矩阵,Q :广义力矢量

Q M Kq M q C M q

111---+--= (2) 令

BQ AX X

+= (3) (2)式即可用(3)式来表示:

Q M q q C M I

K

M q q ⎥⎦

⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---11100 (4)

I :单位矩阵 即

⎥⎦⎤⎢⎣⎡=q q X ,⎥⎦⎤⎢⎣⎡=q q X ,⎥⎦

⎤⎢⎣⎡--=--C M I K M A 110,⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-10M B 于是,二阶的振动方程就转化为一阶的状态方程了。 2、 流致结构振动的特点?

答:①流致结构是相互作用的两个系统,它们之间的相互作用是动态的,其实是一个流固耦合的反馈系统。

②流体力将两个系统联系在一起,流场使结构产生运动,而结构的运动也对流场产生影响。而作用在结构单位长度上的流体力可以分解成升力和阻力。

③涡激振动中当结构的固有频率和旋涡的发放频率接近时,会产生很严重的垂直于来流方向的横向振动,使涡旋增强,尾流沿跨长的相关性增大,阻力增加,频率锁定和失谐。

④跳跃振动是结构物在均匀流场下产生的一种与来流方向垂直的横向自激振动,是由某些非流线型剖面结构本身的运动使实际的来流方向发生变化而引起的。跳跃振动的频率与结构系统的固有频率相同。 3、 谱分析方法的含义?

答:谱分析法,即由已知的海浪谱推求出作用于结构物上的波力谱,从而确定不同累计概率的波浪力的方法。谱表征响应中各频率对整体响应能量的贡献。在频域内描述随机振动,谱分析能够描述振动的频率结构,查明振动中包含哪些频率分量,以及哪些频率分量是主要的,频谱的峰值附近代表能量相对比较大的成分波。谱函数以非随机函数的形式较全面地描述了随机载荷相对于频率的分布情况。

结构动力学大作业1.

结构动力学大作业1.

结构动力学课程论文

结构动力学课程论文

一、题目

1、试设计一个3层框架,根据实际结构参数,求出该结构的一致质量矩阵、一致刚度矩阵;

2、至少采用两种方法求3层框架的频率和振型;

3、采用时程分析法,输入地震波,求出所设计的3层框架各层的非线性位移时程反应,要求画出所设计的框架图、输入的地震波的波形图、所求得的各楼层位移时程反应图。

二、问题解答

1、问题1解答

1.1、框架设计

框架立面图如下图一所示,梁截面均为400⨯700mm2,柱子的截面均为

600⨯600mm2,跨度为7.2m,层高为3.6m,混凝土采用C30。

图一框架立面图

设梁、柱均不产生轴向变形,且只考虑在框架的平面内变形,那么有3个平

结构动力学课程论文

移自由度和12个转角自由度,一共有15个自由度,自由度以及梁柱单元编号如下图二所示:

V1

V2

V3

图二单元编号及自由度方向

先计算各个单元的一致质量矩阵和一致刚度矩阵,然后把相关的单元叠加组合计算得到整个结构的一致质量矩阵和一致刚度矩阵。 1.2、结构的一致质量矩阵梁:=0.4⨯0.7⨯2500=700kg/m, L=7.2m;梁、柱都为均布质量,故:

⎧f

⎪f⎪⎨⎪f⎪⎩f

I1

I2

I3

I4

⎪L⎬=420⎪⎪⎭

5622L⎡156

⎢5415613L⎢⎢22L13L4L⎢

⎣-13L-22L-3L

-13L⎤-22L⎥

⎥-3L⎥

⎥4L⎦

22

1⎫⎧v⎪v⎪⎪ 2⎪⎨⎬

3⎪⎪v⎪ 4⎪⎩v⎭

结构动力学课程论文

结构动力学课程论文柱:=0.6⨯0.6⨯2500=900kg/m,L=3.6m 单元刚度矩阵如下:

结构动力学大作业培训课件

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结构动力学作业

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目录

1.力插值法 (1)

1.1分段常数插值法 (1)

1.2分段线性插值法 (4)

2.加速度插值法 (7)

2.1常加速度法 (7)

2.2线加速度法 (9)

附录 (12)

分段常数插值法源程序 (12)

分段线性插值法源程序 (12)

常加速度法源程序 (13)

线加速度法源程序 (13)

1.力插值法

力插值法对结构的外荷载进行插值,分为分段常数插值法和分段线性插值法,这两种方法均适用于线性结构的动力反应计算。

1.1分段常数插值法

图1-1为一个单自由度无阻尼系统,结构的刚度为k ,质量为m ,位移为y (t ),施加的外力为P (t )。图1-2为矩形脉冲荷载的示意图,图中t d 表示作用的时间,P 0表示脉冲荷载的大小。

图1-1 单自由度无阻尼系统示意图

图1-2 矩形脉冲荷载示意图

对于一个满足静止初始条件的无阻尼单自由度体系来说,当施加一个t d 时间的矩形脉冲荷载,此时结构在t d 时间内的位移反应可以用杜哈梅积分得到:

0()sin ()2 (1cos )(1cos ) (0)

t

st st d P y t t d m t

y t y t t T

ωττω

πω=-=-=-≤≤⎰

(1-1)

如果结构本身有初始的位移和速度,那么叠加上结构自由振动的部分,结构的位移反应为:

02()cos sin (1cos

) (0)st d y t

y t y t t y t t T

πωωω

=+

+-≤≤& (1-2)

图1-3 分段常数插值法微段示意图

对于施加于结构任意大小的力,将其划分为Δt 的微段,每一段的荷载都为一个常数(每段相当于一个矩形的脉冲荷载),如图1-3所示,则将每一段的位移和速度写成增量的形式为:

高等结构动力学考试题样卷

高等结构动力学考试题样卷

西南交通大学研究生试试卷

课程代码A11101课程名称建筑结构高等动力学考试时间150分钟

阅卷教师签字:

一、是非题(将判断结果填入括弧:以O 表示正确,以X 表示错误)

(本大题共5小题,总计10分)

1.图a 示两端固定梁的自振频率大于图b 示简支梁的自振频率。

( )

2.在图示结构中,若要使其自振周期T 增大,可以增大EI 。

( )

3.简谐荷载作用于单自由度体系时,干扰力频率越接近自振频率,动力系数 (绝对值)越大。 ( )

4.增加约束使得体系的频率减小或保持不变。( )

5.设不考虑阻尼因素,承受简谐荷载(同频率、同相角)的多自由度体系,稳态时任意一点的内力与荷载同时达到幅值。 ( )

二、选

择题(将选中答案的字母填入括弧内)(本大题共5小题,总计15分)

1.设有图示桁架,若不考虑各杆重量时,其动力自由度为:

A .单自由度;

B .两个自由度;

C .三个自由度;

D .四个自由度。 ( )

2

2.图示体系受动力荷载作用,杆重不计,不考虑阻尼,当发生共振时,θ值应为:

A .()3

/4ma EI ;B .

()33/4ma EI ; C .

()3

7/3ma EI ;D .

(

)3

/3ma EI 。

3. 体系的跨度、约束、质点位置不变,下列哪种情况周期最短:

A .质量小 ,刚度小;

B .质量大 ,刚度大 ;

C .质量小 ,刚度大;

D .质量大 ,刚度小 。 ( )

4. 多自由度体系的自振频率和振型取决于:

A .干扰力的大小和方向;

B .初始位移;

C .结构的质量分布和刚度(或柔度)系数;

D .初始速度 。 ( )

高等结构动力学1-4

高等结构动力学1-4

图2.6-1 单盘转子示意图图2.6-2 圆盘的瞬时位置及力

设有一转子如图2.6-1所示,其中Oxyz是固定坐标系,无质量的弹性轴的弯曲刚度为EJ,在跨中安装有质量为m的刚性薄盘。

由于材料、工艺等因素使圆盘的质心偏离轴线,偏心距为e

。当转子以等角速度ω自转时,偏心引起的离心惯性力将使轴弯曲,产生动挠度,并随之带动圆盘公转。

-=-=ky F kx F y x 由材料力学可知,对于图2.6-3所示的模型

3

48l

EJ k =图2.6-3

(2-1)

(2-2)

设圆盘在瞬时t 的状态如图2.6-2所示,这时弹性轴因有动挠度而对圆盘的作用力为,它在坐标轴上的投影分别为

r F

⎭⎬⎫-=-=y c R x

c R y x &&根据质心运动定理,可得

⎬⎫

+=+=y y c x x c F R y m F R x m &&&&由图2.6-4的几何关系知

+=+=t e y y t e x x c c ωωsin cos 对上式求两次导数,可得

⎬⎫

-=-=t e y y t e x x c c ωωωωsin cos 2

2

&&&&&&&&设圆盘在运动中受到粘性阻尼力的作用,它的两个分量为

2.6-4

(2-3)(2-4)

(2-5)(2-6)

把(2-6)代入(2-4),得到转子模型的运动微分方程

⎭⎬⎫

=++=++t me ky y c y m t me kx x c x m ωωωωsin cos 2

2

&&&&&&可改写为

⎭⎬⎫

=++=++t e y y

y t e x x x n

n n n ωωωζωωωωζωsin 2cos 22

《结构动力学》结构动力学大作业 研究生课程考核试卷

《结构动力学》结构动力学大作业 研究生课程考核试卷

《结构动力学》结构动力学大作业研究生课程考核试卷

研究生课程考核试卷

(适用于课程论文、提交报告)

科目:结构动力学大作业教师:

姓名:学号:

专业:岩土工程类别:专硕

上课时间:2015年9 月至2015 年11 月

考生成绩:

卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语:

阅卷教师(签名)

2

重庆大学研究生院制

土木工程学院2015级硕士研究生考试试题

1 题目及要求

1、按规范要求设计一个3跨3层钢筋混凝土平面框架结构(部分要求如附件名单所示;未作规定部分自定)。根据所设计的结构参数,求该结构的一致质量矩阵、一致刚度矩阵;

2、至少采用两种方法求该框架结构的频率和振型;

3、输入地震波(地震波要求如附件名单所示),采用时程分析法,利用有限元软件或自编程序求出该框架结构各层的线性位移时程反应。

3

4

2 框架设计

2.1 初选截面尺寸

取所设计框架为3层3跨,跨度均为4.5m ,层高均为3.9m 。由于基础顶面离室内地面为1m ,故框架平面图中底层层高取 4.9m 。梁、柱混凝土均采用C30,

214.3/c f N mm =,423.010/E N mm =⨯,容重为325/kN m 。

估计梁、柱截面尺寸如下: (1)梁:

梁高b h 一般取跨度的112

1

8

,取梁高b h =500mm ; 取梁宽300b b mm =;

所以梁的截面尺寸为:300500mm mm ⨯ (2)柱:

框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值,按下列公式计算:

5

①柱组合的轴压力设计值...E N F g n β=

其中:β:考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数; F :按简支状态计算柱的负荷面积;

济南大学高等结构动力学试题答案

济南大学高等结构动力学试题答案

济 南 大 学 试 卷

考试科目:高等结构动力学 考试日期: 姓名:

一、单项选择题

1.图示体系作动力计算时,内力和位移动力系数相同的体系是: C

A B :

C D :

2.结构体系的动力特性主要指: D

A :频率

B :振型

C :阻尼

D :频率、振型及阻尼

3.图示体系(EI= 常数)的自振频率 为: B A :)2/(33mL EI B: )4/(33mL EI L

C :)/(33mL EI

D :)/(3mL EI

L

4.设一个两自由度体系,两个质点的质量相同,其两个主振型正确的是: A A :Φ1={1 0.5}T Φ2={0.5 −1}T B: Φ1={−1 1}T Φ2={ 1 −1}T C: Φ1={1 1}T Φ2={ −1 −1}T D: Φ1={1 −0.5}T Φ2={0.5 −1}T

二、填空题

1. 在结构控制中,

AMD (active mass damper ) 系统如图所示。

其中,质量块的作用是:提供惯性力 以抵消部分地震作用 弹簧的作用是:调整AMD 自身频率

使之与结构被控频率接近,达到较好控制效果

阻尼器的作用是:为AMD 提供阻尼,减小结构振动,控制质量块的运动范围,改善AMD 的减振效果 ;设作动器作用于质量块的力为F P (t ),质量块的质量为m T ,弹簧刚度为K T ,阻尼器粘阻系数为C T ,受控结构受到的AMD 系统的控制力为F U (t )。则,质量块的动平

衡方程为:)(t F y K y C y

m P T T T T T T =++ ;受控结构在AMD 处受到的控制力F U (t )=)(t F y K y

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Advanced Structural Dynamics Project

The dynamic response and stability analysis of the beam under vertical excitation

Instructor:Dr. Li Wei

Name:

Student ID:

1.Problem description and the purpose of the project

1.1 calculation model

An Eular beam subjected to an axial force. Please build the differential equation of motion and use a proper difference method to solve this differential equation. Study the dynamic stability of the beam related to the frequency and amplitude of the force. As shown in the Fig 1.1.

Fig1.1

1.2 purpose and process arrangement

a.learning how to create mathematical model of the continuous

system and select proper calculation method to solve it.

b.learning how to build beam vibration equation and solve Mathieu

equation.

ing Floquet theory to judge vibration system’s stability and

analyze the relationship among the frequency and amplitude of the force and dynamic response.

This project will introduce the establishment of the mathematical model of the continuous system in section 2, the movement equation and the numerical solution of using MATLAB in section 3, Applying Floquent theory to study the dynamic stability of the beam related to the frequency and amplitude of the force in section 4. In the last of the project, we get some conclusions in section 5.

2. the mathematical model of the system

The geometric model of the beam and force-simplified diagram is shown in Fig.2.1.We assume that its stiffness(EI) is constant and the deflection of the beam is small, and the boundary conditions is simply support. Now the beam subjected to an axial force. We assume the force is equal to 0cos P t ω. F=f 0coswt y

x

Fig.2.1

We select the length of x ∆ in any position of the beam, the free-body diagram is shown in Fig.2.2.

Fig.2.2

Using equations of movement equilibrium, that is to say:

+↑()y y F m a ∑=∆ (1)

0G M +∑= (2) From equation (1), we will get:

22),(),(t

y x A t x x S t x S ∂∂∆=∆+-ρ (3)

Divide equation (3) by x ∆ and take the limit:

22x

y A x S ∂∂=∂∂-ρ (4) Then synthesize equation (2),we can get:

0),()],(),([),(),(=∆∆+--∆++-∆+x t x x S t x y t x x y F t x M t x x M (5)

Divide equation (5) by x ∆ and take the limit:

S x

y F x M =∂∂+∂∂ (6) Combine equation (4) with (6):

0222222=∂∂+∂∂+∂∂t

y A x y F x M ρ (7) And 22),(x

y EI t x M ∂∂= (8) Combine equation (7) with (8):

0)(22222222=∂∂+∂∂+∂∂∂∂t

y A x y F x y EI x ρ (9) We know EI is a constant, so

0)(222244=∂∂+∂∂+∂∂t

y m x y t F x y EI (10) In equation (10), m is the mass of unit length. Now we will use assumed-modes method. Named l

x n t T t x y n πsin )(),(=,so: 0sin )(22244422=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-+l x n T l n t F T l n EI dt T d m n n n πππ (11) 0))(1(222=-+n n

on n T F t F P dt T d n=1,2,...... (12) In the equation (12)

2

2222

2,l EI n F m EI l n P n on ππ==

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